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Development of mille-feuille structure materials composed of metals, ceramics and/or polymers

Planned

Project AreaMaterials science on mille-feullie structure -Developement of next-generation structural materials guided by a new strengthen principle-
Project/Area Number 18H05482
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

三浦 誠司  北海道大学, 工学研究院, 教授 (50199949)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 江村 聡  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (00354184)
藪 浩  東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (40396255)
斎藤 拓  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90196006)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥142,480,000 (Direct Cost: ¥109,600,000、Indirect Cost: ¥32,880,000)
Fiscal Year 2022: ¥28,210,000 (Direct Cost: ¥21,700,000、Indirect Cost: ¥6,510,000)
Fiscal Year 2021: ¥28,210,000 (Direct Cost: ¥21,700,000、Indirect Cost: ¥6,510,000)
Fiscal Year 2020: ¥28,210,000 (Direct Cost: ¥21,700,000、Indirect Cost: ¥6,510,000)
Fiscal Year 2019: ¥28,210,000 (Direct Cost: ¥21,700,000、Indirect Cost: ¥6,510,000)
Fiscal Year 2018: ¥29,640,000 (Direct Cost: ¥22,800,000、Indirect Cost: ¥6,840,000)
Keywordsミルフィーユ物質 / 複相合金 / 高分子合成 / FCC / HCP / BCC / ポリマー / ミルフィーユ条件 / 組織制御
Outline of Annual Research Achievements

ミルフィーユ構造物質(MFS)を三種類に区分し、サイズの効果の点から経験的ミルフィーユ条件を明らかにすることを一つの柱として物質探索を行った。(a) 結晶構造型MFSはLPSO相、MAX相、高分子系を含み、典型的層間隔はnmオーダーである。また、(b)組織制御型MFSはAl基やTi基などの二相合金を含み、典型的層間隔はμmオーダーである。さらに、(c)ハイブリッド型MFSはLPSO―Mg合金、V-V2AlC合金などを含み、組織制御型MFSの構成相の一方が結晶構造型MFSである物質と定義した、これらに関して下記のような研究展開が得られており、既に論文、特許などへの展開が進行中である。
(1)金属系MFSの創製:(1-1) Al-Ag系やNi-Sn合金において,面心立方構造fccと六方最密構造hcpの二相が共通のすべり面を持つことから,ミルフィーユ構造を実現できる合金系が見出された。(1-2) Ti-Mo系合金に加え、Ti-Cr系合金においてもhcp相とbcc相からなる層状ミルフィーユ構造物質が見出された。
(2)高分子系MFSの創製: (2-1)様々なブロック共重合体から、軟質のポリブタジエンやポリイソプレンと硬質のポリスチレンが配列したミルフィーユ構造が得られた。ポリブタジエンとシリカの多孔質膜・ミルフィーユ構造を作製し、Mg蒸気でアニーリングすることで、Mg2Si・炭素複合材料の合成に成功した。(2-2) フッ素系の結晶性高分子やそのブレンドに対して配向制御法を駆使してミルフィーユ構造を形成し、小角X線散乱測定と電子顕微観察による構造評価から、層状のミルフィーユ構造が形成されていることを確認した。
(3)セラミックス系MFSの創製:MAX相を金属母相と組み合わせたMFS(V-V2AlC)が提案され、母相とMAX相の結晶学的方位関係が経験的ミルフィーユ条件を満たすことを明らかにすると共に、母相と協調的に変形することを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

経験的ミルフィーユ条件を実験的に確認するために十分な素質を持ったミルフィーユ物質が多数確立された。高分子、金属、セラミックスおよびそれらのハイブリッド材において、転位運動や塑性変形素過程が組織によって制御され、経験的ミルフィーユ条件の実現条件に関する知見が蓄積されつつある。

Strategy for Future Research Activity

これまでに得られた学術的知見をさらに体系化していくと共に、それらに基づいてミルフィーユ構造のさらに幅広い物質系への展開を模索する。実験結果の他班との共有に基づいた理論構築への寄与と、その実験へのフィードバックを加速する。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(82 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (21 results) (of which Peer Reviewed: 21 results,  Open Access: 14 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (60 results) (of which Int'l Joint Research: 17 results,  Invited: 25 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Control of crystallization in two-phase blends of poly(phenylene sulfide) and poly(vinylpyrrolidone)2021

    • Author(s)
      S. Nara, K. Watanabe, H. Oyama, H. Saito
    • Journal Title

      POLYMER CRYSTALLIZATION

      Volume: 4 Pages: 10165-10165

    • DOI

      10.1002/pcr2.10165

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  • [Journal Article] Formation of LPSO Phases in As-Cast Mg–Al–Zn–Gd Quaternary Alloys2020

    • Author(s)
      K. Masaoka, T. Yamada, T. Horiuchi, T. Itoi, S. Miura
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 61 Issue: 5 Pages: 849-855

    • DOI

      10.2320/matertrans.mt-mm2019008

      10.2320/matertrans.MT-MM2019008

    • NAID

      130007835704

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Underwater Bubble and Oil Repellency of Biomimetic Pincushion and Plastron-Like Honeycomb Films2020

    • Author(s)
      Chen Bihai、Wada Takehiko、Yabu Hiroshi
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 36 Pages: 6365-6369

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00427

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  • [Journal Article] Site-Selective Wettability Control of Honeycomb Films by UV-O3-Assisted Sol-Gel Coating2020

    • Author(s)
      Yabu Hiroshi、Matsui Jun、Matsuo Yasutaka
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 36 Pages: 12023-12029

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c02401

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  • [Journal Article] S/N Co-Doped Hollow Carbon Particles for Oxygen Reduction Electrocatalysts Prepared by Spontaneous Polymerization at Oil?Water Interfaces2020

    • Author(s)
      Abe Hiroya、Nozaki Kohei、Sokabe Shu、Kumatani Akichika、Matsue Tomokazu、Yabu Hiroshi
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 5 Pages: 18391-18396

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c02182

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Highly Porous Magnesium Silicide Honeycombs Prepared by Magnesium Vapor Annealing of Silica-Coated Polymer Honeycomb Films toward Ultralightweight Thermoelectric Materials2020

    • Author(s)
      Yabu Hiroshi、Matsuo Yasutaka、Yamada Takahiro、Maeda Hirotaka、Matsui Jun
    • Journal Title

      Chemstry of Materials

      Volume: 32 Pages: 10176-10183

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.0c03696

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  • [Journal Article] UCST type phase boundary and accelerated crystallization in PTT/PET blends2020

    • Author(s)
      K. Sugeno, S. Kokubun, H. Saito
    • Journal Title

      Polymers

      Volume: 12 Pages: 2730-2730

    • DOI

      10.3390/polym12112730

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  • [Journal Article] Synergetic toughening of poly(phenylene sulfide) by poly(phenylsulfone) and poly(ethylene‐ran‐methacrylate‐ran‐glycidyl methacrylate)2020

    • Author(s)
      Nara Saori、Sagawa Hiroki、Saito Hiromu、Oyama Hideko T.
    • Journal Title

      Journal of Applied Polymer Science

      Volume: 138 Pages: 49994-49994

    • DOI

      10.1002/app.49994

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    • Author(s)
      N. Yanagishima, S. Kanehashi, H. Saito, K. Ogino, T. Shimomura
    • Journal Title

      Polymer

      Volume: 206 Pages: 122912-122912

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2020.122912

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      2020 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Orientation Dependence of Plastic Deformation Behavior and Fracture Energy Absorption Mechanism around Vickers Indentation of Textured Ti<sub>3</sub>SiC<sub>2</sub> Sintered Body2020

    • Author(s)
      白紙 悠之, 池田 賢一, 三浦 誠司, 森田 孝治, 鈴木 達, 目 義雄
    • Journal Title

      J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy

      Volume: 67 Issue: 11 Pages: 607-614

    • DOI

      10.2497/jjspm.67.607

    • NAID

      130007939844

    • ISSN
      0532-8799, 1880-9014
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  • [Journal Article] Introduction of Mille-Feuille-Like α/β Layered Structure into Ti–Mo Alloy2020

    • Author(s)
      S. Emura, X. Ji
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 61 Issue: 5 Pages: 856-861

    • DOI

      10.2320/matertrans.mt-mm2019002

      10.2320/matertrans.MT-MM2019002

    • NAID

      130007835694

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
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  • [Journal Article] Ashura Particles: Experimental and Theoretical Approaches for Creating Phase-Separated Structures of Ternary Blended Polymers in Three-Dimensionally Confined Spaces2019

    • Author(s)
      Yutaro Hirai, Edgar Avalos, Takashi Teramoto, Yasumasa Nishiura, Hiroshi Yabu
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 4 Pages: 13106-13106

    • DOI

      10.1021/acsomega.9b00991

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  • [Journal Article] Preparation of epoxy resins derived from lignin solubilized in tetrabutylphosphonium hydroxide aqueous solutions2019

    • Author(s)
      Nagatani Mao、Tsurumaki Akiko、Takamatsu Koudai、Saito Hiromu、Nakamura Nobuhumi、Ohno Hiroyuki
    • Journal Title

      International Journal of Biological Macromolecules

      Volume: 132 Pages: 585-591

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2019.03.152

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  • [Journal Article] Self-Assembled Microrings of Au Nanoparticle and Au Nanorod Clusters Formed at the Equators of Janus Particles2019

    • Author(s)
      Y. Hirai, H. Yabu
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 9 Pages: 17183-17186

    • DOI

      10.1039/c9ra02767j

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  • [Journal Article] Formation of LPSO Phases in As-Cast Mg-Al-Zn-Gd Quaternary Alloys2019

    • Author(s)
      正岡和貴, 山田忠幸, 堀内寿晃, 糸井貴臣, 三浦誠司
    • Journal Title

      J. Japan Inst. Metals

      Volume: 83 Issue: 8 Pages: 257-263

    • DOI

      10.2320/jinstmet.jbw201807

      10.2320/jinstmet.JBW201807

    • NAID

      130007683519

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
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  • [Journal Article] N- and Fe-containing Carbon Films Prepared by Calcination of Polydopamine Composites Self-assembled at Air/Water Interface for Oxygen Reduction Reaction2019

    • Author(s)
      Abe Hiroya、Nozaki Kohei、Kumatani Akichika、Matsue Tomokazu、Yabu Hiroshi
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 48 Issue: 2 Pages: 102-105

    • DOI

      10.1246/cl.180872

    • NAID

      130007590878

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
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  • [Journal Article] Ductile-to-Brittle Transition Behavior of Low Molecular Weight Polycarbonate Under Carbon Dioxide2018

    • Author(s)
      T. Taguchi, R. Miike, T. Hatakeyama, H. Saito
    • Journal Title

      Polym. Eng. Sci.

      Volume: 印刷中 Pages: 683-690

    • DOI

      10.1002/pen.24599

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    • Author(s)
      Matsuura Kana、Saito Hiromu
    • Journal Title

      J. Appl. Polym. Sci.

      Volume: 135 Pages: 46192-46192

    • DOI

      10.1002/app.46192

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    • Author(s)
      Tomoaki Taguchi、Tomoe Hatakeyama、Ramu Miike、Hiromu Saito
    • Journal Title

      polymers

      Volume: 10 Pages: 148-148

    • DOI

      10.3390/polym10020148

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      T. Kobayashi, H. Saito
    • Journal Title

      polymers

      Volume: 10 Pages: 950-950

    • DOI

      10.20944/preprints201806.0250.v1

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    • Author(s)
      H. Yabu
    • Journal Title

      Science and Technology of Advanced Materials

      Volume: 19 Pages: 802-822

    • DOI

      10.1080/14686996.2018.1528478

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      河村能人、山崎倫昭、斎藤拓、阿部英司
    • Industrial Property Rights Holder
      河村能人、山崎倫昭、斎藤拓、阿部英司
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-095437
    • Filing Date
      2018
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Published: 2018-07-20   Modified: 2022-07-01  

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